动画| 3D空间变幻之CATransform3D的使用

CGAffineTransform(仿射变换)是作用于UIViews的2D操作,而CATransform3D是作用于CALayers的更复杂的3D操作,这两种变换可以转换。随便说一句锚点的位置很重要,经常会左右动画的效果

CATransform3D有着与CGAffineTrans类似的一组API,但他们有个重要的区别在于CATransform3D的效果只能加在layer的transform属性上,而CGAffineTransform直接加在View上。

3D仿射矩

类似于2D仿射,3D仿射也有一个基础矩阵,并且比2D的多一个维度

[                       ]
    m11  m12  m13  m14
    m21  m22  m23  m24
    m31  m32  m33  m34
    m41  m42  m43  m44  
[                       ]

矩阵的计算过程和2D类似,矩阵中每个位置的值对3D仿射效果的作用如下:

平移因子: m41(x位置) m42(y位置) m43(z位置) 
缩放因子: m11(x位置) m22(y位置)
切变因子: m21(x位置) m12(y位置)
旋转因子: m13(x位置) m31(y位置)
透视因子: m34(有旋转才能看出效果)

CATransform3D中的属性和方法

//初始化一个transform3D对象,不做任何变换
const CATransform3D CATransform3DIdentity;
//判断一个transform3D对象是否是初始化的对象
bool CATransform3DIsIdentity (CATransform3D t);
//比较两个transform3D对象是否相同
bool CATransform3DEqualToTransform (CATransform3D a, CATransform3D b);
//将两个 transform3D对象变换属性进行叠加,返回一个新的transform3D对象
CATransform3D CATransform3DConcat (CATransform3D a, CATransform3D b);

1、平移变换

  //返回一个平移变换的transform3D对象 tx,ty,tz对应x,y,z轴的平移
  CATransform3D CATransform3DMakeTranslation (CGFloat tx, CGFloat ty, CGFloat tz);
  //在某个transform3D变换的基础上进行平移变换,t是上一个transform3D,其他参数同上
  CATransform3D CATransform3DTranslate (CATransform3D t, CGFloat tx, CGFloat ty, CGFloat tz);

2、缩放变换

  //x,y,z分别对应x轴,y轴,z轴的缩放比例
  CATransform3D CATransform3DMakeScale (CGFloat sx, CGFloat sy, CGFloat sz);
 //在一个transform3D变换的基础上进行缩放变换,其他参数同上
  CATransform3D CATransform3DScale (CATransform3D t, CGFloat sx, CGFloat sy, CGFloat sz);

3、旋转变换

坐标系中各轴的旋转的方向

  //angle参数是旋转的角度,为弧度制 0-2π
  //x,y,z决定了旋转围绕的中轴,取值为-1——1之间,例如(1,0,0),则是绕x轴旋转(0.5,0.5,0),则是绕x轴与y轴中
  //间45度为轴旋转,依次进行计算
  CATransform3D CATransform3DMakeRotation (CGFloat angle, CGFloat x, CGFloat y, CGFloat z);
  //在一个transform3D的基础上进行旋转变换,其他参数如上
  CATransform3D CATransform3DRotate (CATransform3D t, CGFloat angle, CGFloat x, CGFloat y, CGFloat z);

另外,当我们有垂直于z轴的旋转分量时,设置m34的值可以增加透视效果,也可以理解为景深效果

 CATransform3D trans = CATransform3DIdentity;
  trans.m34 = -1/100.0;
  trans = CATransform3DRotate(trans, M_PI/4, 0, 1, 0);  
  newImageView.layer.transform =trans;

[图片上传失败...(image-590485-1522314280452)]

4、旋转翻转变换

//将一个旋转的效果进行翻转 
CATransform3D CATransform3DInvert (CATransform3D t);

5、CATransform3D与CGAffineTransform的转换

CGAffineTransform是UIKit框架中一个用于变换的矩阵,其作用与CATransform类似,只是其可以直接作用于View,而不用作用于layer,这两个矩阵也可以进行转换,方法如下:

//将一个CGAffinrTransform转化为CATransform3D
CATransform3D CATransform3DMakeAffineTransform (CGAffineTransform m);
//判断一个CATransform3D是否可以转换为CAAffineTransform
bool CATransform3DIsAffine (CATransform3D t);
//将CATransform3D转换为CGAffineTransform
CGAffineTransform CATransform3DGetAffineTransform (CATransform3D t);

处理 3D 影像、制做互动立体旋转的效果

实现的步骤如下:

  • 准备6张图片,作为骰子的六个面,加载到一个跟图片大小一样的AView上。
  • 使用CATransform3DTranslate 与 CATransform3DRotate搭好6张图片的空间架子。
  • 给AView上加手势,在手势方法中给AView.layer.sublayerTransform添加基于X轴、Y轴旋转 的CATransform3D。

下面就2点页面的加载做一个源码说明

UIImageView *dice2 = [[UIImageView alloc] initWithImage:[UIImage imageNamed:@"dice2"]];
dice2.frame = dice1.bounds;
diceTransform = CATransform3DRotate(CATransform3DIdentity, (M_PI / 2), 0, 1, 0);
diceTransform = CATransform3DTranslate(diceTransform, 0, 0, dice2.frame.size.width / 2);
dice2.layer.transform = diceTransform;
[self.diceView addSubview:dice2];

这里我们的实现方法是先加载图片,然后使其绕Y轴旋转90度,然后再沿着它的Z轴移动半个边长。 注意:是它的Z轴而不是当前屏幕的Z轴,如果是当前屏幕的Z轴就是垂直于当前屏幕,如果是它的Z轴就是垂直于图片的那个方向。

最后在拖动手势绑定的方法中对AView的layer的sublayerTransform添加一个基于X轴、Y轴旋转 的CATransform3D即可。

    CATransform3D transform =CATransform3DIdentity;
    transform.m34 = -1 / 500;
    transform = CATransform3DRotate(transform, angleX, 0, 1, 0);
    transform = CATransform3DRotate(transform, angleY, 1, 0, 0);
    self.diceView.layer.sublayerTransform = transform;

这里需要注意的是:

View 需要用手势移动当作依据,所以不直接对这个 View 做旋转,而是旋转 View 里面的 sublayer,layer 里面的有个方法可以实作这个功能 sublayerTransform 。

locationInView:获取到的是手指点击屏幕实时的坐标点; translationInView:获取到的是手指移动后,在相对坐标中的偏移量

小结

在CATransform3D的时候可以设置其他一些效果,比如阴影,可以收到很不错的效果,当然和CABaseAnmation结合使用,实现的效果会异常的强大。

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